A livello globale, nel 2000 il numero di persone di età pari o superiore a 60 anni era di 600 milioni. Entro il 2020, si prevedeva che questa cifra sarebbe raddoppiata e che avrebbe potuto triplicare entro il 2050. Oltre 600 milioni di persone in tutto il mondo soffrono di malattie croniche e, secondo l'American Diabetes Association, solo negli Stati Uniti quasi 21 milioni di persone – circa il 7% della popolazione – sono affette da diabete. La spesa sanitaria per queste malattie è aumentata notevolmente e gli esperti prevedono che passerà da 500 miliardi di dollari all'anno a quasi 700 miliardi di dollari entro il 2020.
Pertanto, la società deve accogliere i progressi tecnologici per ridurre i costi e migliorare la qualità della vita, sia nella gestione quotidiana di malattie croniche come il diabete, sia nel consentire agli anziani di vivere in modo indipendente il più a lungo possibile.
Il progresso tecnologico con il maggiore potenziale impatto sulle malattie croniche e sull'assistenza agli anziani è rappresentato dalla connettività. La possibilità di comunicare istantaneamente i dati medici personali da un dispositivo diagnostico domestico a un operatore sanitario consentirà di risparmiare sui costi e di ottenere un'analisi più dettagliata delle condizioni del paziente. Talvolta definita eHealth o telemedicina, l'utilizzo della connettività moderna, sia cablata che wireless, rappresenta un significativo passo avanti nella lotta per migliorare l'assistenza sanitaria e ridurne i costi. Tuttavia, la creazione di un ecosistema eHealth richiederà l'interoperabilità basata su una serie di linee guida di settore e dovrà essere adottata a livello globale.
A tal fine, Renesas Electronics è entrata a far parte della Continua Health Alliance, che sta sviluppando una serie completa di linee guida per l'emergente ecosistema dell'eHealth. Renesas Electronics ha inoltre sviluppato una piattaforma dimostrativa certificata per il monitoraggio della glicemia che utilizza il microcontrollore a 32 bit a basso consumo V850ES/JG3-L e i profili Continua necessari per una perfetta interoperabilità.
La Continua Health Alliance è un'organizzazione industriale aperta e senza scopo di lucro composta da aziende del settore medico e tecnologico che collaborano per migliorare la qualità dell'assistenza sanitaria personalizzata. Con oltre 240 aziende associate in tutto il mondo, Continua si impegna a creare un sistema di soluzioni sanitarie personali, interoperabili e connesse, riconoscendo che portare tali soluzioni a casa favorisce l'indipendenza, responsabilizza le persone e offre l'opportunità di una gestione della salute e del benessere realmente personalizzata.
Sebbene l'aggiunta della connettività renderà i dispositivi diagnostici adatti all'eHealth, la chiave per una progettazione di successo rimane la scelta dei microcontrollori, con l'aggiunta di ricetrasmettitori RF che possono essere integrati nel microcontrollore o essere dispositivi esterni autonomi.
Per la progettazione di un dispositivo per il monitoraggio della glicemia, è importante che il microcontrollore soddisfi i seguenti requisiti fondamentali:
- Conversione A/D per ingressi sensore
- Conversione D/A per uscita audio
- Supporto interfaccia utente per display LCD
- Supporto per periferiche USB 2.0
- Supporto DMA per il trasferimento dati tra periferiche e memoria
- Contatori e timer hardware (come timer supervisore, orologio in tempo reale e timer) per il controllo dell'acquisizione e della generazione di segnali analogici
- Dimensioni ridotte del package come WQFN e FBGA
- Memoria Flash sicura e di alta qualità con codifica di correzione degli errori
Il dispositivo V850ES/JG3-L con USB è un microcontrollore a 32 bit in grado di erogare 38 DMIPS (versione 2.1) a una frequenza operativa di 20 MHz e dispone di una memoria Flash da 256 kB a 1 MB. Offre un funzionamento a basso consumo energetico in un formato compatto (FBGA 8x8 mm) con la potenza di elaborazione necessaria per un dispositivo di diagnostica medica come questo per il monitoraggio della glicemia.
Il pacchetto di periferiche è esteso e comprende hardware di gestione del sistema, elettronica analogica, timer e apparecchiature di comunicazione. Le funzioni di gestione del sistema includono una funzione di controllo del bus che gestisce le porte I/O generiche, un controller di accesso diretto alla memoria (DMAC) a quattro canali per gestire le richieste di trasferimento sia interne che esterne e un controller di modalità standby che gestisce le sette modalità operative a basso consumo. Le funzioni analogiche includono dodici canali di convertitori analogico-digitali a 10 bit con un tempo di conversione minimo di 5 µs e un convertitore digitale-analogico a due canali con risoluzione a 8 bit e un tempo di conversione minimo di 3 µs. Per quanto riguarda le funzioni di temporizzazione, sono presenti tre timer/contatori generici a 16 bit, ciascuno con più canali, un timer supervisore in grado di ripristinare il sistema o generare un interrupt in caso di sovraccarico, un generatore di clock che crea i vari segnali di clock utilizzati dalla CPU e dalle periferiche e un orologio in tempo reale (RTC) per conoscere l'ora e la data.
Un aspetto fondamentale nella progettazione dei dispositivi per il monitoraggio della glicemia è la minimizzazione del consumo energetico, al fine di prolungare la durata della batteria e garantire la precisione delle misurazioni. Se la durata della batteria è troppo breve, l'utente potrebbe perdere una misurazione programmata perché deve ricaricare o sostituire la batteria. Il V850ES/JG3-L integra una tecnologia di processo a basso consumo e un'architettura di alimentazione ottimizzata, che si traducono in un consumo di corrente eccezionalmente basso senza compromettere le prestazioni. Il V850ES/JG3-L
offre diverse modalità operative a basso consumo che possono ulteriormente ridurre il consumo energetico e prolungare la durata della batteria. Queste modalità includono:
- HALT: Solo il clock della CPU viene arrestato; le periferiche rimangono attive.
- IDLE1: Tutti i circuiti interni vengono arrestati tranne l'oscillatore, il PLL e la memoria Flash.
- IDLE2: Tutti i circuiti interni vengono arrestati tranne l'oscillatore.
- STOP: Tutti i circuiti interni vengono arrestati tranne l'oscillatore del clock secondario.
- Backup RTC: Il clock in tempo reale (RTC) continua a utilizzare il clock a 32 kHz, sfruttando la corrente fornita dalla tensione di backup al RVDD. Il consumo energetico in questa modalità è ancora inferiore rispetto alla modalità STOP.
Per agevolare la valutazione sia del microcontrollore V850 che del profilo Continua, Renesas Electronics ha sviluppato una piattaforma dimostrativa per il dispositivo di monitoraggio della glicemia certificato Continua. La scheda DM-V850ES-JG3LUSB-CD include un microcontrollore USB V850ES/JG3-L, un display LCD a due righe chip-on-glass (COG), quattro tasti, una porta di regolazione e una connessione per simulare una striscia reattiva per la glicemia. Questa scheda dimostra la connettività USB con il driver PHDC (Personal Healthcare Device) implementando lo standard Continua per un dispositivo di monitoraggio della glicemia. Tale implementazione include lo standard IEEE 11073-10417 per il monitoraggio del glucosio e lo standard IEEE 11073-20601 per la comunicazione tra un agente Continua e un gestore Continua. La dimostrazione certificata Continua utilizza il trasferimento dati USB. La scheda dimostrativa simula la misurazione della glicemia utilizzando un resistore variabile e consente all'utente di:
- Simulazione di letture e memorizzazione dei dati in memoria non volatile. Lettura di un input simulato tramite la pressione di un pulsante. Utilizzo dell'emulazione EEPROM per la memorizzazione dei dati. - Compatibilità con qualsiasi dato richiesto dal Continuous Glucose Manager. Il display LCD indica che la comunicazione è attiva fino al suo completamento. Il trasferimento viene attivato premendo un pulsante. - Visualizzazione della misurazione corrente per diverse modalità e frequenze. Premendo un pulsante è possibile scorrere tra le diverse modalità e visualizzare la misurazione corrente. - Funzionamento trasparente tra alimentazione USB e a batteria. Collegando un cavo USB, il sistema può essere alimentato tramite USB. - Supporto per orologio in tempo reale (RTC) e registrazione del tempo. Utilizza un RTC per registrare i dati di misurazione della glicemia nel tempo ed eseguire il monitoraggio in tempo reale. - Supporto per lo sviluppo/debug come piattaforma di valutazione. Il collegamento della piattaforma agli strumenti di debug e programmazione Renesas Minicube consente la valutazione e lo sviluppo dell'intero sistema.
In sintesi, Renesas Electronics è il fornitore leader a livello mondiale di microcontrollori a 32 bit e un membro attivo della Continua Health Alliance, nonché una delle prime aziende ad offrire una piattaforma dimostrativa per il monitoraggio della glicemia completamente certificata Continua. In prospettiva, Renesas punta a fornire soluzioni di piattaforme sanitarie certificate, utilizzando i suoi microcontrollori all'avanguardia con standard di rete wireless a basso consumo come Bluetooth, ZigBee e Wi-Fi, oltre agli standard cablati USB ed Ethernet.
Autore:
Articolo fornito da Renesas
